JPS6143465A

JPS6143465A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS6143465A
Application number: JP59164956A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tamura; 田村　俊夫; Nobuo Kitagawa; 北川　信男
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-08
Filing date: 1984-08-08
Publication date: 1986-03-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、入力保護回路のポリシリコン入力抵抗層が瞬
間的な大電流によって熱溶断されるのを防止し得る半導
体装置に関するものである。

［背景技術］半導体装置の内部回路を構成するＭＯ３素子のゲート酸
化膜の絶縁破壊を防止するために、入力保ｆｆ１回路が
一般に用いられている。この入力保護回路は入力保護抵
抗、ダイオードあるいはクランプＭｏＳトランジスタ等
で構成され種々の回路が提案されている。たとえばその
代表的な回路を紹介すると、第１図に示すように、入力
パソド１に直列に入力保護抵抗２が介挿され、内部回路
に接続される入力端子３と並列にクランプＭＯＳトラン
ジスタ４が接続されている。クランプＭＯＳトランジス
タ４のゲートとソースはともに接地されている。このよ
うな入力保護回路においては、入力パッド１に印加され
る高電位を入力保護抵抗２およびクランプＭＯＳトラン
ジスタ４のサーフェスブレークダウンによって逃がして
、内部回路に直接高電位がかからないようにしている。

ところで入力保護抵抗２は、ポリシリコン等の配線材料
によるパターンによって形成されたものと、半導体基板
内に形成した拡散層による拡散抵抗によって形成された
ものとがある。拡散抵抗によって形成された入力保護抵
抗は１通常ＣＭＯＳタイプの内部回路には適用されてい
ない。これは、入力保護抵抗の拡散層が半導体装置のラ
ッチアップに影響を及ぼすからである。したがって、Ｃ
ＭＯＳタイプの内部回路にはポリシリコンによって形成
された入力保護抵抗２が一般に用いられている。

この種のポリシリコンによる入力保護抵抗２を有した入
力保護回路を検討中に、本発明者は以下のような問題点
があることを見出した。すなわち、パターンによる入力
保護抵抗２は、半導体基板の絶縁膜たとえば５ｉ０２酸
化膜上に形成されていて、一般に第２図に示すように細
長い形状を有している６図において符号２はポリシリコ
ン入力保護抵抗であって、一端側はコンタク１−５を通
してアルミニウム配線６によってパッド１に接続され。

他端側はコンタクト７を通してアルミニウム配線８によ
ってクランプＭＯＳトランジスタ４および内部回路の入
力端子３に接続されている。このような入力保護抵抗２
に高電圧が印加されると、細長い入力保護抵抗２に瞬間
的に高電流が流れ、それによる熱によって途中が溶断さ
れてしまうことが判明した。拡散抵抗による入力保護抵
抗２の場合には、基板に直接熱が逃げるのであるが、絶
縁膜に周囲が覆われたポリシリコンパターンによる入力
保護抵抗２の場合には、コンタクト５および７以外には
熱の逃げ場がないためである。

［発明の目的］本発明の目的は、入力保護回路のパターンによる入力抵
抗層の熱容量を大として入力抵抗層の熱溶断を防止し得
る半導体装置を提供するものである。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は１
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要コ本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、入力パッドと内部回路との間に介挿される入
力保護回路のパターンによる入力抵抗層に対して熱的に
結合された複数個の熱伝導層を設けることによって、入
力抵抗層の全体としての熱容量を大きくすることができ
るので、入力抵抗層の途中に生じる熱溶断を防止し得る
半導体装置を達成するものである。ここで熱的に結合さ
れた熱伝導層とは、後に説明するように入力抵抗層自体
の電気抵抗を下げることなく、入力抵抗層の熱容量を大
きくする層をいう。

［実施例］以下本発明の半導体装置の一実施例を第３図および第４
図を参照して詳細に説明する。

第３図は入力抵抗層と熱伝導層との関係を示す平面図で
あり、第４図は半導体基板上に具体化された本発明の半
導体装置の断面Ｊｎη造を示す図である。

第４図において、符号１０は半導体基板であってたとえ
ばＰ型シリコン半導体暴板である。この基板１０に入力
保護回路および内部回路が形成されており、第４図は入
力保護回路の一部である入力保護抵抗の入力抵抗層の周
辺の構造を示している。

半導体基板１０の表面は、基板１０を熱酸化して形成し
た比較的厚い５ｔ０２酸化膜１１（第１の絶縁層）によ
って覆われている。

このＳｉＯ□酸化膜１１上には、ＣＶＤ法により堆積さ
れたポリシリコンをホ１−エツチングして所要の形状に
した入力保護回路の入力抵抗層１２が形成されている。

入力抵抗層１２の形状は第２図において示すように細長
い矩形状であり、所期の抵抗値を与えるようになされて
いる。

入力抵抗層１２の上部には、たとえばリンシリケートグ
ラス（ＰＳＧ）［による第２の絶縁層１３が形成され、
この第２の絶縁層１３にコンタクト孔１４，１５，１６
，１７が形成されている。また、コンタクト孔形成後の
第２の絶縁層１３上にはアルミニウム層１．８，１９，
２０．２１−が所要の蒸着ならびにバターニング工程を
経て形成されている。最上層にはＰＳＧ膜等のパッシベ
ーション膜２２が形成されている。

第３図および第４図において、コンタクト孔１４．１７
およびアルミニウム層１８．２１は従来と変わりがない
。すなわち、アルミニウム層１８は入力抵抗層１２の一
端を入力パッドに接続するものであり、アルミニウム層
２１はクランプＭＯ３素子ならびに内部回路の入力端子
に入力抵抗層１２の他端を接続するものである。ところ
で。

図示する実施例においては、コンタクト孔１５゜１６な
らびにアルミニウムＪＩＪ１９．２０（ｆｉ伝導ＷＪ）
が入力抵抗ＷＪ１２のコンタク１一孔１４．１７間に設
けられている。

コンタクト孔１５．１６は人力抵抗Ｗ１１２の上表面と
各々のアルミニウム層１９．２０　（熱伝導層）とを接
続するためのものであるが、コンタクト孔１５．１６の
面積は比較的小さく、かつ、入力抵抗層１２とアルミニ
ウム層１９．２０との電気的接触は上表面だけに限られ
ている。従って。

入力抵抗層１２の抵抗値に及ぼす影響は小さい６また、
アルミニウム層１９．２０は、第２の絶縁層１３を通し
て、入力抵抗層１２の上部に比較的大きな広がり（実施
例においては長方形）をもって形成されている。このた
め、入力抵抗層１２と熱的に結合されたアルミニウムｆ
ｆ１１９．２０は入力抵抗層１２の熱容量を大きくする
のに寄与している。従って、コンタクト孔１４とコンタ
クト孔１７の間に流れる電流によって発生する入力抵抗
層１２の熱は、上層のアルミニウム層１９．２０に伝達
されるので入力抵抗層１２のポリシリコンの熱溶断を防
止する作用をしている。

なお、上記実施例において、熱伝導層すなわちアルミニ
ウム層１９．２０は、入力抵抗層１２に２個設けている
がこれに限るものではない、すなわち、入力抵抗層１２
の上表面に形成されるコンタクト孔での入力抵抗層１２
の抵抗値の減少やアルミニウム層間の第２の絶縁層１３
上での電気的絶縁のためのパターニングによる寸法余裕
の許容を考慮するかぎり、形成するアルミニウム層の数
に制限はない、同様に、アルミニウム層（熱伝導層）の
形状も実施例の長方形に限らず種々の形状をとることが
可能である。

また、入力抵抗層１２および熱伝導層１９．２０はそれ
ぞれポリシリコンおよびアルミニウムに限定されるわけ
でないが、熱伝導層の材料を人力抵抗層の材料よりも熱
伝導率が高いものを選ぶのがよい。

［効果コ以上説明したように、入力抵抗層に対して熱伝導層を新
たに設けることにより、入力抵抗層の熱容量が増加する
ので、入力抵抗層の熱溶断を防止でき静電破壊耐圧が向
上するという効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

［利用分野］本発明は入力保護回路の入力保護抵抗の熱溶断を防止す
るのに適用でき、広＜ＣＭＯ５集積回路に利用できる。

また、少なくとも熱容量の少ない絶縁層等に囲まれた素
子の熱容量の増加にこの技術を利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は入力保護回路およびその入力保護抵抗の代表的
な回路を示す図、第２図は入力パッドと内部回路間に介挿される従来の入
力抵抗層の形状と接続関係を示す平面図、第３図は１本
発明の一実施例である。入力抵抗層の形状と熱伝導層と
の関係を示す図、第４図は、第３図に示す実施例の半導
体基板上の具体的な断面稙造を示す図である。１・・・入力パッド、２・・・入力保護抵抗（入力抵抗
Ｎ）、３・・・内部回路入力端子、４・・・クランプＭ
ＱＳトランジスタ、５，７・・・コンタクト、６．８・
・・アルミニウム配線、ｌＯ・・・半導体基板。１１・・・５ｉ０２酸化膜（第１の絶Ｂ層）、１２・・
・入力抵抗層、１３・・・ＰＳＧ膜（第２の絶縁層）、
１４，１５，１６．１７・・・コンタクト孔、１８．２
１・・・アルミニウム層、１９．２０・・・アルミニウ
ム層（熱伝導層）、２２・・・パッシベーション膜。第　　　１　　図第　　２ｔ２Ｉ第　　３　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体基板上、第１の絶縁層の上に形成された入力
保護回路のパターンによる入力抵抗層と、この入力抵抗
層上に形成された第２の絶縁層と、この第２の絶縁層上
に複数個形成された熱伝導層とを有し、前記各々の熱伝
導層は、前記第２の絶縁層に形成された対応する各々の
コンタクト孔を通して前記入力抵抗層に接続されている
ことを特徴とする半導体装置。２、前記熱伝導層は、前記入力抵抗層を構成する材料よ
りも熱伝導率が高いものによって形成されている特許請
求の範囲第１項記載の半導体装置。３、前記熱伝導層はアルミニウム、前記入力抵抗層はポ
リシリコンによってそれぞれ形成されている特許請求の
範囲第１項あるいは第２項に記載の半導体装置。